2号高强玻璃纤维的性能
玻璃及玻璃纤维模量测试方法Ⅰ:超声回波法
玻璃及玻璃纤维模量测试方法Ⅰ：超声回波法祖群; 黄三喜; 张焱; 黄松林; 朱纪青【期刊名称】《《玻璃纤维》》【年(卷),期】2019(000)005【总页数】8页(P1-7,12)【关键词】玻璃及玻璃纤维; 超声; 模量【作者】祖群; 黄三喜; 张焱; 黄松林; 朱纪青【作者单位】南京玻璃纤维研究设计院特种纤维复合材料国家重点实验室南京210012【正文语种】中文【中图分类】TQ171.77+1.20 前言玻璃纤维复合材料因其比强度高、介电性能优异等特点而被广泛应用于风电、航天、汽车制造等行业。
玻璃纤维作为复合材料增强体，其模量性能是一个重要参数，它表征了玻璃纤维抵抗外力发生变形的能力，是复合材料及其制品结构设计、工艺优化必不可少的参考指标[1]。
目前，国内常用的玻璃纤维模量测试方法主要是力学拉伸破坏的静态实验法，包括浸胶纱拉伸实验和单丝强力拉伸实验两种。
其中，浸胶纱拉伸实验检测是按照ASTM 2343《用于增强塑料用的玻璃纤维、纱线以及粗纱拉伸性能的测试标准》，将环氧树脂与玻璃纤维进行复合后制成杆件，然后在强力机进行拉伸测试；而单丝强力实验主要是通过单孔拉丝获得新生态玻璃纤维，然后在微应力强力机上拉伸测得。
但是无论是浸胶纱拉伸或单丝强力拉伸实验，不仅检测过程繁杂，且浸胶纱制作过程中会产生不可避免且无法检测的各种缺陷，环境因素对新生态单丝机械性能的破坏等，导致测试结果误差很大；此外，从配合料熔制成玻璃到最后拉丝成形，过程冗长，导致玻璃纤维新配方研究时间及成本耗费大。
因此，寻找一种玻璃及玻璃纤维模量快速测试动态方法显得尤为重要。
玻璃及玻璃纤维模量动态测试方法上世纪80年代在国外就有所报道[2-4]，主要包括共振法和超声波法2种，并且还逐步发展了纳米压痕法、悬臂梁法等新测试手段。
其中，共振法测试应用近年来已经获得国家测量标准确立[5]，可对金属、玻璃、陶瓷和石墨等在内的材质均匀的固体材料进行检测，其测试原理是通过机械震动获得材料的共振频率，从而计算材料的模量。
S2
表 ２ Ｔ Ｅ ５一ＭＣ Ｄ８ Ｄ树 脂 浇 涛 体 性 能
拉 伸 强度 （ ａ ＭＰ ）
ＫＹ Ｅ ＷＯ Ｄ ｓ ａ ｂ ｒ ｅ０ ｙｃｍ ｏｉ ｓ ｎ ｔｒ ｔ ｎ ｉｇ ａ ｃｌ ａ ｙ ｒ ｅ ａ ａｉｇ ｍ ｈｎｃ ｒｐｒ Ｒ Ｓ ２ ｓ ｅ ｐ ｘ ｏ ｐ ｓ ｅ ， ｕ ｌ ｏ ｇａ ｎ ， ｃｅｅ ｔ ｈ ｄｏ ｒ ｌ ｇｎ ， ｅ ａ ｉ ｐ ｅ ｔ ｓ ／ ｔ ａ ａ ｓｒ ｇ ｉ ｒｅ ｄ ｈ ｔ ｍ ｃ ｌ ａ ｏ ｙ
维普资讯
第 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ期 ３ ２
纤 维 复 合 材 料
Ｆｍ ＥＲ ＳＩ Ｓ １
Ｎｏ． ３ Ｓ ｐ． ２ ２ ｅ ， ００
２０ ０ ２年 ９月
Ｓ／ Ｄ ８ ２Ｔ Ｅ ５复 合 材 料 耐 自然 库 存
与 加 速 湿 热 老 化 的 性 能 研 究
Ａ ｔｄ ｆＮａｕ ａ ｔｒｎ ｎ ｃ ｌｒ ｔｄ Ｈｙ ｒｔ ｅｍａ Ｓ ｕ ｙ ｏ ｔｒｌＳ ｏ ｇ ａ ｄ Ａｃ ｅｅ ａｅ ｄ ｏｈ ｒ ｌ ｉ
Ａｇ ｎ ｆＳ ／Ｔ ５ Ｃｏ ｏ ｉ ｓ ｉ ｇ ｏ ２ ＤＥ ８ ｍｐ ｓｔ ｅ
Ｃｉ ｉ ｐ ｇ ｈ Ｑａ ｉ ｎｎ
迟 倩 萍
（ 尔滨玻璃钢研究所 ，５０６ 哈 １０３ ） 摘 要 本文对高强 ２号玻璃纤维 （２增强环 氧（ Ｄ ８ ｓ） Ｔ Ｅ ５一ＭＣ Ｄ体 系 ） 复合材料单 向板 经 自然 库存 与加速湿 热老 基
化后力学性 能的变化进行 了研 究 。研究 结果 表 明 ， 温度 和湿 度 的作用 会使 单 向板 的拉 伸 、 曲 、 弯 剪切 性能 有 所降 低； 温度越高 、 湿度越大 ， 力学性能变 化越大 ； 可用 加速湿热试验值 来表征 自然 库存 条件下 的试验值 。 关键词 高强玻璃纤维增强环 氧基复合材料 ， 自然库存 老化 ， 加速 湿热老化 ， 力学性能
(复合材料)玻璃纤维
玻璃钢使用的玻璃纤维直径5μm~20μm，其密 度较有机纤维大很多，但比一般金属密度要低。
纤维 名称
羊毛 蚕丝 棉花 人造丝
密度 1.28~ 1.30~ 1.50~ 1.50~ g/cm3 1.33 1.45 1.60 1.60
尼龙 1.14
玻璃纤维 碳纤维
无碱 有碱
1.4
2.6~ 2.4~ 2.7 2.6
• 玻璃是一种以脆闻名的物质。有趣 的是，玻璃一旦经加热，被拉制成 比头发还要细得多的玻璃纤维之后， 它就变得像合成纤维那样柔软，而 坚韧的程度甚至超过了同样粗细的 不锈钢丝！
• 我国玻纤工业起步于 1958年，当年产能500 吨，产量106吨。
• 1978年形成工业体系， 产量4.1万吨，居世界第 7位。
玻璃纤维 无碱 有碱
纤维直径(μm) 拉伸强度(MPa)
5.01
2000
4.70
1600
无碱玻璃纤维成型温度高、硬化速度快、结构键能大
氧化钠、氧化钾等碱性氧化物为助熔氧化物，它主要 通过破坏玻璃骨架，使结构疏松，从而达到助溶的目的。
氧化钠和氧化钾的含量越高，玻璃纤维的强度会相应 的降低
③ 存放时间对强度的影响 玻璃纤维存放一段时间后其强度会降低—纤维的老化。 原因：空气中的水分和氧气对纤维侵蚀
玻璃是由二氧化硅的四面体、铝氧三面体或硼氧三面体相 互连成不规则三维网络，网络间的空隙由Na、K、Ca、Mg等 阳离子所填充。二氧化硅四面体的三维网状结构是决定玻璃 性能的基础，填充的Na、Ca等阳离子称为网络改性物。
玻璃纤维结构示意图
1.2.3 玻璃纤维的化学组成
玻璃纤维的化学组成主要是二氧化硅(SiO2)、三 氧化二硼(B2O3)、氧化钙(CaO)、三氧化二铝(Al2O3) 等
四种烧蚀复合材料用纤维的对比
工 程 塑 料 应 用ENGINEERING PLASTICS APPLICATION第45卷，第11期2017年11月V ol.45，No.11Nov. 2017127doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2017.11.025四种烧蚀复合材料用纤维的对比齐风杰1，李锦文1，张清辉1，张俊华1，李传校1，高守臻1，刘忠民2(1.山东非金属材料研究所，济南 250031； 2.山东师范大学，济南 250014)摘要：对比了T–700碳纤维(T–700 CF)，高硅氧玻璃纤维(HSGF)，S–2高强玻璃纤维(S–2高强GF)，连续玄武岩纤维(CBF) 4种纤维的密度和拉伸性能，并采用扫描电子显微镜、X 射线荧光光谱，差示扫描量热及热重等测试技术对这4种纤维的表面形貌、化学组成、比热容及热稳定性进行了表征和对比。
结果表明，T–700 CF ，HSGF ，S–2高强GF 和CBF 4种纤维的密度由小到大的顺序为T–700 CF ＜HSGF ＜S–2高强GF ＜CBF ，拉伸强度由小到大的顺序为HSGF ＜S–2高强GF ＜CBF ＜T–700 CF ，T–700 CF 的拉伸弹性模量最高，而S–2高强GF 的断裂伸长率最高。
T–700 CF 的直径最小，CBF 的表面最粗糙。
在相同温度下，200℃以前T–700 CF 和CBF 的比热容基本一致，200℃以后4种纤维的比热容由小到大的顺序为S–2高强GF ＜HSGF ＜CBF ＜T–700 CF 。
在相同温度下，4种纤维的失重率由小到大的顺序为CBF ＜S–2高强GF ＜HSGF ＜T–700 CF 。
关键词：T–700碳纤维；高硅氧玻璃纤维；S–2高强玻璃纤维；连续玄武岩纤维；烧蚀；复合材料中图分类号：TQ323.1 文献标识码：A 文章编号：1001-3539(2017)11-0127-04Comparison of Four Kinds of Fibers Used for Ablative CompositesQi Fengjie 1， Li Jinwen 1， Zhang Qinghui 1， Zhang Junhua 1， Li Chuanxiao 1， Gao Shouzhen 1， Liu Zhongmin 2(1. Shandong Non-metallic Materials Institute ， Jinan 250031， China ； 2. Shandong Normal University ， Jinan 250014， China)Abstract ：Density and tensile properties of T–700 carbon fiber (T–700 CF)，high-silica glass fiber (HSGF)，S–2 high strength glass fiber (S–2 GF) and continuous basalt fiber (CBF) were researched and compared. In the meantime ，surface morphology ，chemical components ，speci fic thermal capacity and thermal stability of T–700 CF ，HSGF ，S–2 GF and CBF were characterized and compared by SEM ，XRF ，DSC and TG. The results show that density of those fibers from small to big is T–700 CF ＜HSGF ＜S–2 GF ＜CBF ，tensile strength of those fibers from small to big is HSGF ＜S–2 GF ＜CBF ＜T–700 CF ，the tensile modulus of T–700 CF is highest and elongation at break of S–2 GF is highest. Diameter of T–700 CF is least while surface of CBF is most coarse. Spe-ci fic thermal capacity of T–700 CF is almost the same to that of CBF at the same temperature before 200℃，and speci fic thermal capacity of those fibers from small to big is S–2 GF ＜HSGF ＜CBF ＜T–700 CF at the same temperature after 200℃. Thermal weight loss rate of those fibers from small to big is CBF ＜S–2 GF ＜HSGF ＜T–700 CF at the same temperature.Keywords ：T–700 carbon fiber ；high-silica glass fiber ；S–2 high strength glass fiber ；continuous basalt fiber ；ablation ；composite纤维增强热固性树脂基复合材料以其成型工艺简单、成本低、烧蚀性能好等优点，被广泛应用于火箭和导弹发动机喷管材料等对烧蚀性能要求较高的领域，常用的增强纤维包括碳纤维(CF)、高硅氧玻璃纤维(HSGF)、高强玻璃纤维(GF)等。
玻璃纤维的综述
耐腐蚀：玻璃纤维具有很好的耐 腐蚀性，可以抵抗大部分酸、碱 和有机物的腐蚀。这使得它在化 工、环保等领域得到广泛应用
加工性好：玻璃纤维可被制成毡、 布、带等多种璃纤维的应用
由于上述特点，玻璃纤维在许多领域都有广泛的应用
建筑领域：玻璃纤维被用于增强混凝土和石膏板等建筑材料，提高了它们的强度和耐 久性。此外，玻璃纤维还被用于制造屋顶和墙板的保温材料
玻璃纤维的特点
玻璃纤维作为一种 高性能材料，具有
以下特点
玻璃纤维的特点
轻质高强：玻璃纤维的比重仅为钢的 1/4，但其强度却远胜于钢，甚至能达 到某些合金的强度。这使得玻璃纤维 成为一种理想的替代材料，特别是在 需要减轻重量并提高强度的场合，如 航空航天、汽车等领域
绝缘：玻璃纤维具有良好的绝缘性能， 可用于制造绝缘材料和电学元件
电子领域：玻璃纤维被 用于制造电路板和电子 元件，因其绝缘性能好 且耐腐蚀
环保领域：玻璃纤维可 以用于制造过滤器和净 化器等环保设备，因其 具有很好的耐腐蚀性且 不会产生二次污染
3
玻璃纤维的生产工艺
玻璃纤维的生产工艺
玻璃纤维的生产工艺主要包括以下步骤
熔制：将玻璃原料加热至熔融状态 拉丝：将熔融的玻璃通过拉丝机拉制成 细丝 纺织：将拉制的细丝纺织成布或毡状 上浆：在纤维表面涂覆一层保护层以防 止其磨损或污染 固化：在一定温度下使涂层固化 成品处理：对成品进行分拣、包装等处 理
-
Thank You
感谢你的观看
XXXXXX
THANK YOU
20XX
玻璃纤维的综 述
XXXXXXXXXXXXXXXXXXX
-
1 2 3 4
玻璃纤维的综述
玻璃纤维，一种以玻璃为原料制成的纤维材料，具有轻 质、高强度、耐腐蚀、绝缘等特性，广泛应用于建筑、
高强度玻璃纤维研究与应用
祖群 陈士洁 孔令珂
（中材科技股份有限公司）
高强玻璃纤维是特种功能玻璃纤维中应用最广的一种，具有高强度、耐高温、抗 冲击、高透波、耐腐蚀等优异的综合性能，在高性能复合材料以及耐热材料领域中广 泛应用。本文对近年来研究与应用的高强玻璃纤维成分、性能、应用与发展方向进行 简述。与普通无碱玻璃（E-glass）相比，高强玻璃纤维生产技术难度大，总产量低， 但其需求增长速度是普通玻璃纤维 4倍以上，其优良的性价比是目前其它纤维材料无 法替代的，已在航天、航空、船舶、兵器、建筑、体育、化工、电子等领域中广泛应 用。本文就近年来高强玻璃纤维研究与应用进行简述。
288 0.23 2670
183 0.15 1557
193 0.15 1335
302 0.23 1780
305 0.25 2358
1321 1156 756 266 266 1112 1446 2358
表 8 纤维增强树脂性能对比
层压板
经向性能
R- glass、Mpa E- glass、MPas 提高 %
7781 织物增强 拉伸强度
709 MPa
574 MPa
+ 24 %
环氧树脂
拉伸模量
30.1 GPa
26.6 GPa
+ 13 %
Vf=60%
弯曲强度
586 MPa
568 MPa
+3%
弯曲模量
29.5 GPa
25.0 GPa
+ 18 %
ILSS
45.6 MPa
43.2 MPa
+4%
表 9粗纱单向板复合材料性能
1
到 2800MPa，可以通过控制玻璃原料的 COD值以及矿物原料中还原性氧化物杂质的含
玻璃纤维的性能
玻璃纤维的拉伸强度和长度有关
玻璃纤维长度 （mm）
5
纤维直径（μm） 平均拉伸强度 （MPa）
13
1500
20
12.5
1210
90
12.7
360
1560
13
720
化学组成对强度的影响
一般是含碱量越高，强度越低。无碱玻璃纤 维比有碱纤维的拉伸强度高20%
玻璃纤维 纤维直径 拉伸强度 （μm） （MPa）
玻璃纤维的电性能
大部分玻璃纤维同玻璃一样，在外电场作 用下，由于玻璃纤维内的离子产生迁移而 导电主要取决与化学组成、温度和湿度。 优越的多无碱纤维电绝缘体比有碱纤维优 越的多，这主要是因为无碱纤维重金属离 子少的缘故。碱金属离子越多，电绝缘性 能越差。空气湿度对玻璃纤维的电阻率的 影响很大，湿度增加，电阻率下降。
玻璃纤维的 性能
制作人 材专0801 陈晓亭
玻璃纤维的物理性能
外观和密度 一般天然或者人造的有机纤维，其表面都有
较深的皱纹。而玻璃纤维呈表面光滑的圆 柱体，其横断面几乎都是完整的圆形。宏 观看来，表面光滑，所以纤维之间的抱合 力非常小，不利于和树脂粘接。 玻璃钢使用的玻璃纤维直径一般为5~20μm， 密度和铝几乎一样。此外，一般无碱纤维 比有碱纤维密度维种类
密度（g／ cm3）
E- 玻璃纤维 2.54
拉伸强度 （MPa）
3500
弹性模量 （GPa）
72
S-玻璃纤维 2.44
4700
87
M-玻璃纤维 2.89
3700
118
三、玻璃纤维的耐磨性和耐折性
玻璃纤维的耐磨性是指纤维抵抗摩擦的能力
玻璃纤维的耐折性是指纤维抵抗折断的能力
玻璃纤维的成分及性能
玻璃纤维的成分与性能[键入文档副标题][在此处键入文档的摘要。
摘要通常是对文档内容的简短总结。
在此处键入文档的摘要。
摘要通常是对文档内容的简短总结。
]统一下载站[选取日期]玻璃纤维的成分及性能生产玻璃纤维用的玻璃不同于其它玻璃制品的玻璃。
目前国际上已经商品化的纤维用的玻璃成分如下：1、E-玻璃亦称无碱玻璃，系一种硼硅酸盐玻璃。
目前是应用最广泛的一种玻璃纤维用玻璃成分，具有良好的电气绝缘性及机械性能，广泛用于生产电绝缘用玻璃纤维，也大量用于生产玻璃钢用玻璃纤维，它的缺点是易被无机酸侵蚀，故不适于用在酸性环境。
2、C-玻璃亦称中碱玻璃，其特点是耐化学性特别是耐酸性优于无碱玻璃，但电气性能差，机械强度低于无碱玻璃纤维10%～20%，通常国外的中碱玻璃纤维含一定数量的三氧化二硼，而我国的中碱玻璃纤维则完全不含硼。
在国外，中碱玻璃纤维只是用于生产耐腐蚀的玻璃纤维产品，如用于生产玻璃纤维表面毡等，也用于增强沥青屋面材料，但在我国中碱玻璃纤维占据玻璃纤维产量的一大半（60%），广泛用于玻璃钢的增强以及过滤织物，包扎织物等的生产，因为其人格低于无碱玻璃纤维而有较强的竞争力。
3、高强玻璃纤维其特点是高强度、高模量，它的单纤维抗拉强度为2800MPa，比无碱玻纤抗拉强度高25%左右，弹性模量86000MPa，比E-玻璃纤维的强度高。
用它们生产的玻璃钢制品多用于军工、空间、防弹盔甲及运动器械。
但是由于价格昂贵，目前在民用方面还不能得到推广，全世界产量也就几千吨左右。
4、AR玻璃纤维亦称耐碱玻璃纤维，主要是为了增强水泥而研制的。
5、A玻璃亦称高碱玻璃，是一种典型的钠硅酸盐玻璃，因耐水性很差，很少用于生产玻璃纤维。
6、E-CR玻璃是一种改进的无硼无碱玻璃，用于生产耐酸耐水性好的玻璃纤维，其耐水性比无碱玻纤改善7～8倍，耐酸性比中碱玻纤也优越不少，是专为地下管道、贮罐等开发的新品种。
7、D玻璃亦称低介电玻璃，用于生产介电强度好的低介电玻璃纤维。
玻璃纤维的成分及性能
玻璃纤维的成分及性能集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-◆玻璃纤维的成分及性能生产玻璃纤维用的玻璃不同于其它玻璃制品的玻璃。
目前国际上已经商品化的纤维用的玻璃成分如下：1、E-玻璃亦称无碱玻璃，系一种硼硅酸盐玻璃。
目前是应用最广泛的一种玻璃纤维用玻璃成分，具有良好的电气绝缘性及机械性能，广泛用于生产电绝缘用玻璃纤维，也大量用于生产玻璃钢用玻璃纤维，它的缺点是易被无机酸侵蚀，故不适于用在酸性环境。
2、C-玻璃亦称中碱玻璃，其特点是耐化学性特别是耐酸性优于无碱玻璃，但电气性能差，机械强度低于无碱玻璃纤维10%～20%，通常国外的中碱玻璃纤维含一定数量的三氧化二硼，而我国的中碱玻璃纤维则完全不含硼。
在国外，中碱玻璃纤维只是用于生产耐腐蚀的玻璃纤维产品，如用于生产玻璃纤维表面毡等，也用于增强沥青屋面材料，但在我国中碱玻璃纤维占据玻璃纤维产量的一大半（60%），广泛用于玻璃钢的增强以及过滤织物，包扎织物等的生产，因为其人格低于无碱玻璃纤维而有较强的竞争力。
3、高强玻璃纤维其特点是高强度、高模量，它的单纤维抗拉强度为2800MPa，比无碱玻纤抗拉强度高25%左右，弹性模量86000MPa，比E-玻璃纤维的强度高。
用它们生产的玻璃钢制品多用于军工、空间、防弹盔甲及运动器械。
但是由于价格昂贵，目前在民用方面还不能得到推广，全世界产量也就几千吨左右。
4、AR玻璃纤维亦称耐碱玻璃纤维，主要是为了增强水泥而研制的。
耐碱玻璃纤维，又称AR玻璃纤维，英文：alKali-resistantglassfibre，主要用于玻璃纤维增强（水泥）混凝土（简称GRC）的肋筋材料，是100%无机纤维，在非承重的水泥构件中是钢材和石棉的理想替代品。
它的特点是耐碱性好，能有效抵抗水泥中高碱物质的侵蚀，握裹力强，弹性模量、抗冲击、抗拉、抗弯强度极高，不燃、抗冻、耐温度、湿度变化能力强，抗裂、抗渗性能卓越，具有可设计性强，易成型等特点，是广泛应用在高性能增强（水泥）混凝土中的一种新型的绿色环保型增强材料。
短纤维摸压料的组成
短纤维摸压料的组成短纤维模压料的基本组分是：树脂、短纤维增强材料和一些辅助材料。
现分别讨论如下：(一)树脂大部分热固性树脂如聚酯、酚醛、坏氧或它们的改性树脂等都可用于短纤维模压成型。
但应用最普遍的是各种类型的酚醛树脂和环氧树脂。
而且尤以前者为甚。
因此，在以下的讨论中，也将主要涉及这种树脂类型。
作为模压用的树脂，应具有以下的基本条件，如要有良好的流动性、可快速固化(但对一些结构复杂、要求较高的大型制品，其固化速度要适当控制)、固化温度低、固化时副产物要少无副产物、工艺性好(如粘度易调节，与各种溶剂互溶性好，易脱模等)、并能满足模压制品特定的性能要求等。
因而，对树脂的了解，就成为影响整个工艺过程的一种十分重要的因素。
1．酚醛树脂酚醛树脂是一种最古老的合成树脂。
它具有耐热性好、电绝缘、耐腐蚀、原料来源充足、价格低嚓等特点，因而尽管它在固化过程中有副产物、需高压成型、固化温度较高、机械强度稍差等缺点，仉仍有很强的通用性。
酚醛树脂由苯酚和甲醛按一定比例在酸性或碱性催化剂作用—F相互缩合而成。
它分为热塑性和热固性两类，而用于制造模压玻璃钢的，多为热固性酚醛树脂。
它在一定的温度下，即可变成不溶不熔状态。
这一变化过程(即固化过程)可分为三个阶段：第一阶段(甲阶)的树脂是线型结构的高分子化合物。
称为可溶性酚醛树脂，在加热条件—F它可熔融，并可溶解于丙酮、醇及强碱水溶液中。
第二阶段(乙阶)的树脂叫可凝酚醛树脂。
它部分地溶解于丙酮及醇。
同时有溶胀现象。
甲阶酚醛树脂在热或长期存放条件下可转变为乙阶酚醛树脂。
而在110一125。
0下，可凝酚醛树脂可拉成长丝，但冷却后又变成脆性物质。
第三阶段(丙阶)的酚醛树脂为不溶不熔产物。
它具有一定的机械强度及电绝缘性，不溶于有机溶剂，对酸碱水溶液和有机溶剂有一定的稳定性。
在酚醛树脂由甲阶向丙阶转变的同时、放出大量的以水为主的副产物，因此用它作为玻璃钢的粘结剂，在成型时就需较高的压力，以防止制品内部产生大量微孔。
高强度高模量玻璃纤维的特性与应用简介 - 中国玻璃纤维专业情报信息网
TM玻纤物化性能
性能 密度 折射率 浸胶纱拉伸强度 浸胶纱弹性模量 断裂伸长量 热导率 软化点 热膨胀系数，23300℃ 比热容，23℃ 电阻率
检测标准 ASTM C693 ASTM A1648 ASTM D2101 ASTM D2101
莫常新
客户服务
重庆国际复合材料有限公司
目录
1. 玻璃纤维概况 2. 高性能玻璃纤维 3. 耐腐蚀玻璃纤维 4. 高强度高模量玻璃纤维 5. 低介电玻璃纤维
1、玻璃纤维概况
玻璃纤维简介
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属 新材料，广泛用于汽车、电子、风力发电、 造船、航空、建筑、石油、化工、环保等方 面，是国家鼓励发展的高新技术产品。
-21.83 -25.42 -29.87 -19.88 -26.28 -30.13
-0.31 -0.96 -1.55 -0.36 -0.92 -1.47
注：在一定温度的介质中浸泡24小时后的失重百分比。
ECR玻璃纤维耐碱性
温度
采用玻璃粉对比测试 (NaOH 0.1N)
40℃ 60℃ 80℃
E玻璃 1.87
ECT玻纤应用
（1）可替代普通E-glass，应用于所有传统玻纤领域 （2）可应用于绝大部分ECR玻纤领域 （3）特别可用于风力发电叶片、烟气脱硫管道（要求耐
温、耐腐蚀）、汽车消音器、 汽车尾气净化器、汽车 其它零部件、高压气瓶、高压玻璃钢管道、要求浅色 的各种耐腐蚀器件 …….
4、高强度高模量玻璃纤维
成本
耐水性、耐侯性 明显不如E玻璃， 电气性能、机械
强度比较差
高强玻纤用途
高强玻纤用途高强玻纤是一种高性能的复合材料，由玻璃纤维和树脂组成。
它具有高强度、高刚度、耐腐蚀、耐热、耐磨、耐老化等优良性能，被广泛应用于航空、航天、汽车、建筑、电子、体育器材等领域。
在航空航天领域，高强玻纤被用于制造飞机、导弹、卫星等。
它的高强度和轻质化特性使得飞机的重量大大减轻，提高了飞行速度和燃油效率。
同时，高强玻纤还具有良好的耐腐蚀性能，能够在恶劣的环境下长期使用。
在汽车领域，高强玻纤被广泛应用于汽车外壳、底盘、发动机罩等部件的制造。
它的高强度和刚度可以提高汽车的安全性能和稳定性，同时也可以减轻汽车的重量，提高燃油效率。
此外，高强玻纤还具有良好的耐热性能，可以在高温环境下长期使用。
在建筑领域，高强玻纤被用于制造建筑材料，如墙板、屋顶、地板等。
它的高强度和刚度可以提高建筑物的抗震性能和稳定性，同时也可以减轻建筑物的重量，降低建筑成本。
此外，高强玻纤还具有良好的耐老化性能，可以长期保持建筑物的美观和耐用性。
在电子领域，高强玻纤被用于制造电子产品外壳、电路板等部件。
它的高强度和刚度可以保护电子产品不受外界冲击和振动的影响，同时也可以减轻电子产品的重量，提高携带便利性。
此外，高强玻纤还具有良好的绝缘性能，可以保护电子产品不受电磁干扰和静电影响。
在体育器材领域，高强玻纤被用于制造滑雪板、高尔夫球杆、网球拍等器材。
它的高强度和刚度可以提高器材的使用寿命和性能，同时也可以减轻器材的重量，提高使用舒适性。
此外，高强玻纤还具有良好的耐磨性能，可以保护器材不受磨损和损坏的影响。
高强玻纤具有广泛的用途和应用前景，它的优良性能为各个领域的发展提供了有力的支持和保障。
玻璃纤维的成分及性能
玻璃纤维的成分与性能[键入文档副标题][在此处键入文档的摘要。
摘要通常是对文档内容的简短总结。
在此处键入文档的摘要。
摘要通常是对文档内容的简短总结。
]统一下载站[选取日期]玻璃纤维的成分及性能生产玻璃纤维用的玻璃不同于其它玻璃制品的玻璃。
目前国际上已经商品化的纤维用的玻璃成分如下：1、E-玻璃亦称无碱玻璃，系一种硼硅酸盐玻璃。
目前是应用最广泛的一种玻璃纤维用玻璃成分，具有良好的电气绝缘性及机械性能，广泛用于生产电绝缘用玻璃纤维，也大量用于生产玻璃钢用玻璃纤维，它的缺点是易被无机酸侵蚀，故不适于用在酸性环境。
2、C-玻璃亦称中碱玻璃，其特点是耐化学性特别是耐酸性优于无碱玻璃，但电气性能差，机械强度低于无碱玻璃纤维10%～20%，通常国外的中碱玻璃纤维含一定数量的三氧化二硼，而我国的中碱玻璃纤维则完全不含硼。
在国外，中碱玻璃纤维只是用于生产耐腐蚀的玻璃纤维产品，如用于生产玻璃纤维表面毡等，也用于增强沥青屋面材料，但在我国中碱玻璃纤维占据玻璃纤维产量的一大半（60%），广泛用于玻璃钢的增强以及过滤织物，包扎织物等的生产，因为其人格低于无碱玻璃纤维而有较强的竞争力。
3、高强玻璃纤维其特点是高强度、高模量，它的单纤维抗拉强度为2800MPa，比无碱玻纤抗拉强度高25%左右，弹性模量86000MPa，比E-玻璃纤维的强度高。
用它们生产的玻璃钢制品多用于军工、空间、防弹盔甲及运动器械。
但是由于价格昂贵，目前在民用方面还不能得到推广，全世界产量也就几千吨左右。
4、AR玻璃纤维亦称耐碱玻璃纤维，主要是为了增强水泥而研制的。
5、A玻璃亦称高碱玻璃，是一种典型的钠硅酸盐玻璃，因耐水性很差，很少用于生产玻璃纤维。
6、E-CR玻璃是一种改进的无硼无碱玻璃，用于生产耐酸耐水性好的玻璃纤维，其耐水性比无碱玻纤改善7～8倍，耐酸性比中碱玻纤也优越不少，是专为地下管道、贮罐等开发的新品种。
7、D玻璃亦称低介电玻璃，用于生产介电强度好的低介电玻璃纤维。
玻璃纤维的成分及性能
玻璃纤维的成分及性能 SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-◆玻璃纤维的成分及性能生产玻璃纤维用的玻璃不同于其它玻璃制品的玻璃。
目前国际上已经商品化的纤维用的玻璃成分如下：1、E-玻璃亦称无碱玻璃，系一种硼硅酸盐玻璃。
目前是应用最广泛的一种玻璃纤维用玻璃成分，具有良好的电气绝缘性及机械性能，广泛用于生产电绝缘用玻璃纤维，也大量用于生产玻璃钢用玻璃纤维，它的缺点是易被无机酸侵蚀，故不适于用在酸性环境。
2、C-玻璃亦称中碱玻璃，其特点是耐化学性特别是耐酸性优于无碱玻璃，但电气性能差，机械强度低于无碱玻璃纤维10%～20%，通常国外的中碱玻璃纤维含一定数量的三氧化二硼，而我国的中碱玻璃纤维则完全不含硼。
在国外，中碱玻璃纤维只是用于生产耐腐蚀的玻璃纤维产品，如用于生产玻璃纤维表面毡等，也用于增强沥青屋面材料，但在我国中碱玻璃纤维占据玻璃纤维产量的一大半（60%），广泛用于玻璃钢的增强以及过滤织物，包扎织物等的生产，因为其人格低于无碱玻璃纤维而有较强的竞争力。
3、高强玻璃纤维其特点是高强度、高模量，它的单纤维抗拉强度为2800MPa，比无碱玻纤抗拉强度高25%左右，弹性模量86000MPa，比E-玻璃纤维的强度高。
用它们生产的玻璃钢制品多用于军工、空间、防弹盔甲及运动器械。
但是由于价格昂贵，目前在民用方面还不能得到推广，全世界产量也就几千吨左右。
4、A R玻璃纤维亦称耐碱玻璃纤维，主要是为了增强水泥而研制的。
耐碱玻璃纤维，又称AR玻璃纤维，英文：alKali-resistantglassfibre，主要用于玻璃纤维增强（水泥）混凝土（简称GRC）的肋筋材料，是100%无机纤维，在非承重的水泥构件中是钢材和石棉的理想替代品。
它的特点是耐碱性好，能有效抵抗水泥中高碱物质的侵蚀，握裹力强，弹性模量、抗冲击、抗拉、抗弯强度极高，不燃、抗冻、耐温度、湿度变化能力强，抗裂、抗渗性能卓越，具有可设计性强，易成型等特点，是广泛应用在高性能增强（水泥）混凝土中的一种新型的绿色环保型增强材料。
高强玻璃纤维复合材料的性能及应用
复 合 板 类
高 强 型
中 级
一
机 动 、 且有较 高 的防护 能 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ， 并 能抗 住炮 弹的非 直接
命 中时 的 弹 片和轻 武器 的 贯穿 。特 别 是我 军 Ｅ前 把 １
打 赢一 场 高技 术局 部 战争 作 为新时 期 军 事战 略方 针 重点 ， 样 对进攻 中 的 防 御 阵 地 工 事 机 动 性 和 防 护 这
ｗｅｅ ｅ ｐ ｕ ｄｅ ｔ ｅ ｐｏ ｅ ｓｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｗ ． ｉｔｏ ｕ ｅ ｒｅ ｙ． ｅ ａ ｐｉａｉｎ ａ ｄ ｐ ｏ ｐ ｃｓｏ ｈ ｅ ｔｐ ａ ｓｆｂ ｒｂ ｌｔ ｒ ｘ ｎ ｄ，ｈ ｒｃ ｓｉｇ ｔｃ ｎ ｌｇ ａｓ ｎ ｒｄ ｃ ｄ ｂ ｆ Ｔｈ ｐ ｌ ｔ ｎ ｒ ｓ ｔ ｆｔｅ ｎ ｗ ｙ ｏ ｉｌ ｃ ｏ ｅ ｅ ｓ ｅ ｕｌ — ｉ ｅ ｐ ｏ ＇ｍｐ ｓｔ ｒ ｓｕｓｅ ｎ ｄｅｅ ｓｖ ｎ ｉｅ ｒｎ ｎ ｖｉ ｆ ｌ ｏ ｒ ｆ（ ｏ ｉ ｗｅｅ ｄｉｃ ｓ ｄ ｉ ｆｎ ｉｅ ｅ ｇｎ ｅ ｇ ａ ｄ ｃｉ ｌｉ ｄ． ｏ ｅ ｉ ｅ
Ｋ Ｗ ＯＲ ｈｇ ｔ ｎ ｔ ｌ ｓｆ ｅ ， ｐ ｘ ， ｏ ｏ ｉ ｔ ｒ ｌ ， ｃ ａ ｉ ｌｐ ｐ ｒ ｅ ＥＹ ＤＳ ｉｈ ｓｒ ｇｈ ｇａ ｂ ｒ ｅ ｏ ｙ ｃ ｍｐ ｓｔ ｍａｅ ａｓ ｍｅ ｈ ｎｃ ｒｅ ｔ ｓ ｅ ｓ ｉ ｅ ｉ ａ ｏ ｉ
１ 前 言
维普资讯
第 ２ 期
２０ ０ ２年 ６月
纤
维
复 合 材
料
Ｎｏ． ２
２ｌ
ＦⅢ ＥＲ Ｃｏ Ⅳ【 ’ 】 ０ＳＩ Ｐ ＴＥＳ
Ｊ ｎ ． ０） ｕ ２（ ２
高强玻璃纤维简介
高强度玻璃纤维简介1、高强玻璃纤维及制品性能美国军标（M I L-R-60346C）规定，高强度（S）玻璃纤维G级无捻粗纱浸胶束纱强度不得低于2758M P a、无碱（E）玻璃纤维无捻粗纱浸胶束纱强度不得低于1930M P a，从标准规定上，高强玻璃纤维强度比无碱高43%。
表1为高强玻璃纤维与无碱玻璃纤维性能对比，从表1中可以看到，与无碱玻璃纤维相比，高强玻璃纤维具有更高的软化点、断裂伸长，以及更低的介电常数，因而可用于制作高强度、抗冲击和耐热等材料。
表2为用玻璃纤维增强的复合材料强度和模量，采用高强玻璃纤维增强的复合材料比普通无碱玻璃纤维增强的复合材料力学性能高18～60％。
表3为高强玻璃纤维和无碱玻璃纤维在不同温度下强度，高强玻璃纤维比无碱玻璃纤维具有更好的耐热性。
图1为高强和无碱玻璃纤维在不同P H值下的强度，高强玻璃纤维在不同酸碱的P H下的强度高于无碱。
表4为不同介质条件下高强和无碱玻璃纤维纱的质量损失率，相当无碱玻璃纤维，高强玻璃纤维在水、酸和碱等介质的湿热环境下质量损失率低于无碱玻璃纤维，具有更好的耐介质湿热性能。
高强玻璃纤维制品有无捻粗纱、直接无捻粗纱、短切纱、纺织纱、布、预浸料、混杂布（高强/碳纤维、高强/石英纤维、高强/无碱玻璃纤维）等多种产品。
表1高强玻璃纤维性能性能 高强2号2高强4号 无碱玻璃新生态强度 (M P a)402046003445弹性模量 (G P a)82.986.472浸胶纱强度 (M P a)2600～30002942～35752400断裂伸长 ％ 5.25.44.8密度 g/c m32.542.532.58软化点 ℃ 930942846表2 纤维增强树脂性能对比层压板 经向性能 标准 高强玻璃纤维 无碱玻璃纤维 提高 % 拉伸强度 ISO 3268 660 MPa 392 MPa 68 % 拉伸模量 ISO 3268 27.6 GPa 20.9 GPa + 16 % 弯曲强度 ISO 178 451 MPa 258 MPa + 74 % 弯曲模量 ISO 178 27.3 GPa 21.8 GPa + 25.2 % 增强聚酯无捻粗纱织物。
玻璃纤维的物理性能与加工工艺
玻璃纤维的物理性能和加工工艺一．物理性能1.外观特点一般天然或人造的有机纤维,其表面都有较深的皱纹;而玻璃纤维表面呈光滑的圆柱体,其横断面几乎都是完整的圆形,宏观来看,表面光滑,所以纤维之间的抱合力非常小,不利于和树脂粘结;由于呈圆柱体,所以玻璃纤维彼此靠近时,空隙填充的较密实;这对提高玻璃钢制品的玻璃含量是有利的;2.密度玻璃纤维的密度较其它有机纤维为大,但比一般金属密度要低,几乎和铝一祥;因此在航空工业上用玻璃钢代替铝钛合金就成为可能;玻璃纤维的密度与成分有密切的关系,一般为2.5-2.7g/cm3左右,但含有大量重金属的高弹玻璃纤维密布度可达2.9g/cm3,一般来说无碱纤维的密度比有碱纤维密度要大,见下表;3.抗拉强度玻璃纤维的抗拉强度比同成分的玻璃高几十倍,例如有碱玻璃的抗拉强度只有40-100MPa ,而用它拉制的玻璃纤维强度可达2000MPa,其强度提高了20-50 倍,从下表可以看出,玻璃纤维的拉伸强度比高强合金钢还要高;4.耐磨性和耐折性玻璃纤维的耐磨性是指纤维抗摩擦的能力；玻璃纤维的耐折性是指纤维抵抗折断的能力;玻璃纤维这两个性能都很差;当纤维表面吸附水分后能加速微裂纹扩展,使纤维耐磨性和耐折性降低;为了提高玻璃纤维的柔性以满足纺织工艺的要求,可以采用适当的表面处理;如经0.2%阳离子活性剂水溶液处理后,玻璃纤维的耐磨性比未处理的高200倍,纤维的柔性一般以断裂前弯曲半径的大小表示;弯曲半径越小,柔性越好;如玻璃纤维直径为9μm时,其弯曲半径为0.094mm,而超细纤维直径为3.6μm时,其弯曲半径为0.038mm;5.弹性玻璃纤维的延伸率纤维的延伸率是指纤维在外力作用下,直至拉断时的伸长百分率;玻璃纤维的延伸率比其它有机纤维的延伸率低,其伸长的程度与所施加的力成正比,直到纤维断裂为止,不存在屈服点;负荷去掉后可以恢复原来长度,因此玻璃纤维是完全的弹性体;6.电性能由于玻璃纤维的介电性好,耐热性良好,吸湿性小,并且不燃烧,所以无碱玻璃纤维制品在电气、电机工业中得到了广泛而有效的应用;7.热性能玻璃纤维的导热性低,特别是玻璃棉制品密度小,寿命长和耐高温,广泛用于建筑和工业的保温、隔热和隔冷,是一种优良的热绝缘材料;玻璃的导热系数通过单位传热面积13温度梯度为1℃/m ,时间为1h 所通过的热量为0.7-1.28Wm.K,但拉制玻璃纤维后,其导热系数只有0.035Wm.K产生这种现象的原因,主要是纤维间的空隙较大,密度较小;密度越小,其导热系数越小,主要是因为空气导热系数低所致;导热系数越小,隔热性能越好;当玻璃纤维受潮时,导热系数增大,隔热性能降低;8.吸声性能玻璃纤维还有优良的吸声、隔声性能,在建筑、机械和交通运输方面得到广泛的应用;吸声系数是当声波传到物体表面时,物体表面所吸收的声能与落在表面总声能的比值;一般材料的吸声系数大小与声源物体振动频率有关;例如用棉花制成的隔声物质,当音频为２００ＨＺ变到１２００ＨＺ时,吸声系数可由０.09 变到0.92,所以各种材料的吸声系数都有一定的音频特性;玻璃棉的吸声系数、频率特性与玻璃纤维容积密度、厚度、纤维直径等指标密切有关;一般的规律是：随着密度的增加,吸声系数不断增加;二．加工工艺生产玻璃纤维的主要原料是为石英砂、氧化铝、叶蜡石、石灰石、白云石、硼酸、纯碱、芒硝、萤石等;玻纤需要将矿物放在1600度以上的熔窑内溶制,一旦点火后就会连续生产7-8年,很少停车,否则窑内的耐火材料等需要重新更换;在玻纤的成本中,能源和叶腊石等矿石占比较大;玻璃纤维生产工艺可分为坩埚法拉丝工艺及池窑拉丝工艺两种;生产玻璃纤维的主要原料是为石英砂、氧化铝、叶蜡石、石灰石、白云石、硼酸、纯碱、芒硝、萤石等;玻纤需要将矿物放在1600度以上的熔窑内溶制,一旦点火后就会连续生产7-8年,很少停车,否则窑内的耐火材料等需要重新更换;在玻纤的成本中,能源和叶腊石等矿石占比较大;玻璃纤维生产工艺可分为坩埚法拉丝工艺及池窑拉丝工艺两种;1、坩锅法拉丝工艺坩锅法拉丝工艺被称为二次成型工艺;即先把玻璃配合料经高温熔化制成玻璃球,再将玻璃球二次加热至熔化,再高速拉制成一定直径的玻璃纤维原丝;这种生产工艺工序繁多,又由于玻璃球二次加热熔化,给生产及产品带来很多弊端,诸如能耗高、成型工艺不稳定、产品质量不高、劳动生产率低,使生产规模和自动化水平受到一定限制;因此,目前大的玻纤生产厂家基本已经淘汰了这种生产工艺;2、池窑法拉丝工艺另一种为池窑法拉丝工艺,又被称为一次成型工艺;这种生产工艺是将各种玻璃配合料在池窑熔化部经高温熔成玻璃液,在澄清部排除气泡成为均匀的玻璃液,再在成型通路中辅助加热,经池窑漏板,高速拉制成一定直径的玻璃纤维原丝;一座窑炉可以通过数条成型通路,安装上百台拉丝漏板同时生产;池窑拉丝工艺温度控制合理,节约能源消耗,也使生产工艺稳定,产品产量、质量得以提高;采用这种池窑法拉丝工艺能实现大规模化工业生产,并容易实施最先进的全自动控制技术,使劳动生产效率得以大幅度提高;因此,池窑法拉丝工艺已经成为当前国际上的主流拉丝工艺;用这种方法生产的玻璃纤维总量约占全球总量的85%～90%;泊素叶定律：Q-单位时间的体积流量∆P-毛细管两端的流体静压力差D-毛细管直径R-毛细管半径L-毛细管长度R-所研究的毛细管截面上的半径V-所研究的半径处的流动速度η-液体的粘度假定：1.液体是牛顿液体,即温度一定的条件下,剪切应力和剪切应变呈现线性关系2.液体在毛细管中等温流动,粘度恒定不变3.液体在毛细管中为层流,Re<=23004.液体是纯液体,不与管壁发生物理效应和化学反应5.毛细管长径比很大>=20,可以忽略入口效应和出口效应玻璃纤维力学性能指标4 5 -6。